18799

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов. На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б в данной системе испо

Русский

2013-07-08

189.68 KB

6 чел.

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов.

На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных, в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б, в данной системе используется один ЦАП и один АЦП совместно с аналоговыми мультиплексорами и демультиплексорами. В большинстве случаев, особенно при большом числе каналов, вторая конфигурация является более экономичной

Различные требования по стоимости и техническим характеристикам, предъявляемые к системам сбора данных (ССД), определяют возможности вариаций структуры ССД на основе выбора метода обработки аналоговых сигналов. На рисунке 11.3а представлена структура ССД с параллельным принципом обработки.

Параллельная ССД позволяет обеспечить:

1) максимальную независимость аппаратуры всех каналов ССД (изза независимости обработки каждого сигнала);

2) высокое качество преобразования сигналов (вследствие возможности системы пообеспечению требуемого уровня нормализации сигнала на входе АЦП в каждом канале);

3) устранение ошибок, возникающих при коммутации и выборкехранении аналог. сигналов, вносящих основной вклад в суммарную погрешность преобраз-я. Параллельная ССД имеет большое будущее. Однако при его реализации имеет место более высокая стоимость ССД вследствие сравнительно высокой стоимости АЦП.

На рис 11.3б представлена структура ССД с последовательным принципом обработки. Производительность последовательной ССД находится в прямой зависимости от быстродействия АЦП и ограничена его динамическими параметрами. Применение дополнительных элементов для обработки аналоговых сигналов УВХ и АМ ухудшает точностные характеристики и качество преобразования сигналов. С другой стороны, параметры надежности последовательной ССД выше, чем у параллельной ССД, в силу меньшего количества элементов АЦП. Поэтому на практике по критериям надежности и стоимости используют последовательные ССД, а параллельные ССД применяют только в высокопроизводительных системах.

В состав ССД, кроме АЦП, входят следующие устройства:

З – схема защиты входных цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала входного сигнала за заданные пороговые значения);

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между датчиком Д аналогового сигнала и измерительным каналом системы. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения Общего ПАВВ и контролируемогооборудования;

СН – схема нормализации. СН предназначена для согласования характеристик входного сигнала, снимаемого с датчика, с характеристиками АЦП. СН в основном выполняет функции усиления (привода границ диапазона напряжений входного сигнала к диапазону напряжений АЦП), сдвига уровней и преобразование униполярного сигнала в биполярный или наоборот;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ предназначен для повышения точностных характеристик путем подавления помех на входе. При этом предполагается, что полезный сигнал датчика и сигналпомеха имеют различные диапазоны частот. В некоторых системах вместо ФНЧ используют фильтры высших частот ФВЧ или полосовые фильтры ПФ;

АМ – аналоговый мультиплексор. АМ предназначен для управляемой коммутации множества входных сигналов на один выход. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера коммутируемого входного канала;

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала и удержания его в течении времени выполнения некоторой операции (обычно АЦП);

ЦМ – цифровой мультиплексор. ЦМ предназначен для управляемой коммутации выходных каналов АЦП для передачи полученного цифрового кода преобразования выбранного АЦП в системную шину. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера АЦП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы ССД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

В системах распределения данных (СРД) также применяются две варианта структур (см.рисунок 11.4).

По сравнения с АЦП, ЦАП более простые устройства и быстродействие их высоко. Поэтому стоимость и надежность обоих вариантов отличаются не значительно, а по точности преобразования параллельная СРД превосходит последовательную. Как следствие, на практике в основном используют параллельную СРД, кроме того, на рынке доступны БИС, которые в одном кристалле содержат до 40 каналов ЦАП.

В состав СРД, кроме ЦАП, входят следующие устройства:

З – схема защиты вых. цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала вых. сигнала за заданные пороговые значения);

УМ – усилитель мощности. УМ предназначен для усиления вых. сигнала с целью согласования с характеристиками вх-го каскада исполнительного механизма ИМ. УМ строятся на базе транзисторных или тиристорных схем. Как правило, мощные УМ не устанавливают в СРД, а используют внешние УМ или интегрированные в ИМ;

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между управляющим каналом системы и исполнительным механизмом ИМ потребителем аналогового сигнала;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ на выходе ЦАП предназначен для сглаживания ступенчатого выходного сигнала путем фильтрации частотной составляющей обновления выходного канала ЦАП.

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала с выхода ЦАП и удержания его в течении времени отключения выхода ЦАП от канала;

АД – аналоговый демультиплексор. АД выполняет обратную операцию по сравнению с АМ, т.е. коммутирует выход ЦАП к одному из заданных каналов аналогового вывода. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера выходного канала;

ЦД – цифровой демультиплексор. ЦД выполняет обратную операцию по сравнению с ЦМ, т.е. коммутирует канал передачи цифрового кода ЦАП к одному из заданных каналов ЦАП. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера ЦАП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы СРД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

На практике при проектировании ПАВВ используют комбинацию последовательной ССД и параллельной СРД.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25910. Система и структура органов исполнительной власти в РФ 105.5 KB
  Система и структура органов исполнительной власти в РФ. Структура: Органы исполнительной власти разрабатывают основные направления социальноэкономической политики государства его обороноспособности безопасности обеспечения общественного порядка и организуют их осуществление; организуют управление государственной собственностью; вырабатывают меры по проведению внешней политики и выполняют иные функции возложенные законодательством страны. Органы исполнительной власти осуществляют деятельность которая по своему содержанию является...
25911. Предохранители. Назначение предохранителей. Конструкция. Условия выбора предохранителей 81.5 KB
  Процесс срабатывания предохранителя делится на несколько стадий: нагревание вставки до температуры плавления плавление и испарение вставки возникновение и гашение электрической дуги с восстановлением изоляционных свойств образующегося изоляционного промежутка. ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМ Времятоковая характеристика предохранителя зависимость времени перегорания плавкой вставки от тока должна проходить ниже но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта это важнейшая характеристика. Конструкция...
25912. Автоматические выключатели. Основные типы. Принцип действия. Основные типы расцепителей. Механизм свободного расцепления. Условия выбора 42 KB
  Конструктивная схема автомата На рисунке дана условная конструктивная схема универсального автомата в упрощенном изображении. Создается усилие которое перемещая рычаги 4 и 5 вправо будет поворачивать основную несущую деталь 6 автомата вокруг неподвижной оси О по часовой стрелке. Замыкаются и включают цепь тока вначале дугогасительные 8 и 10 а затем главные 7 и 11 контакты автомата. Отключающая пружина 2 взводится при включении автомата.
25913. Выключатели переменного тока высокого напряжения. Назначение, основные требования. Номинальный ток отключения. Классификация высоковольтных выключателей по виду дугогасительной среды и изоляции межконтактного промежутка. Использование АПВ. Условия выбора 45.5 KB
  Выключатели переменного тока высокого напряжения. Параметры В соответствии с ГОСТ Р 525652006 выключатели характеризуются следующими параметрами: номинальное напряжение Uном напряжение сети в которой работает выключатель; номинальный ток Iном ток через включённый выключатель при котором он может работать длительное время; номинальный ток отключения Iо.ном наибольший ток короткого замыкания действующее значение который выключатель способен отключить при напряжении равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях...
25914. Конструкция и принцип действия малообъемных масленых выключателей. Достоинства и недостатки. Условия выбора. Сравнение с другими высоковольтными выключателями 329 KB
  Масляные выключатели В дугогасительных устройствах масляных выключателей гашение дуги осуществляется путем эффективного ее охлаждения в потоке газопаровой смеси вырабатываемой дугой в результате разложения и испарения масла. В зависимости от назначения масла можно выделить 2 основные группы масляных выключателей: 1. В состав газопаровой смеси возникающей в результате разложения масла под действем дуги входит до 70 водорода обладающего по сравнению с воздухом в 8 раз более высокой теплопроводностью но меньшей предельной электрической...
25915. Конструкция и принцип действия вакуумных выключателей. Достоинства и недостатки. Условия выбора. Сравнение с другими высоковольтными выключателями 22.5 KB
  Таким образом дуга в вакууме существует изза ионизации паров контактного материала вначале за счет материала контактного мостика а затем в результате испарения материала электродов под воздействием энергии дуги. Поэтому если поступление паров контактного материала будет недостаточно вакуумная дуга должна погаснуть.
25916. Тепловые процессы в электрических аппаратах. Источники теплоты. Поверхностный эффект и эффект близости. Способы распространения теплоты в пространстве. Термическая стойкость электрических аппаратов 292 KB
  ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НАГРЕВ ПРИ КЗ Под термической стойкостью аппарата понимают его способность выдерживать без повреждений и перегрева свыше норм термическое действие токов короткого замыкания определенной длительности. Термическая стойкость характеризуется током термической стойкости т. Для выключающих аппаратов термическая стойкость задается обычно 10секундным током и...
25917. Контактные явления в электрических аппаратах. Классификация контактов их конструкция и материал исполнения. Понятия переходного сопротивления контакта 49 KB
  Классификация контактов их конструкция и материал исполнения. Чем больше контактов в цепи тем сильнее сопротивление. При точечном контакте контактные нажатия небольшие и для уменьшения сопротивления контактов применяют драгоценные металлы не образующие окиси. Для этих контактов применяют медь.